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電池知識

五大新能源汽車電池用途及優(yōu)缺點分析

來源:寶鄂實業(yè)    2019-06-22 22:59    點擊量:
一、鉛酸電池 

  鉛酸電池作為比較成熟的技術,因其成本較低,而且能夠高倍率放電,依然是唯一可供大批量生產的電動車用電池。北京奧運會時,有20輛使用鉛酸電池的電動汽車,為奧運會提供交通服務。

  但是鉛酸電池的比能量、比功率和能量密度都很低,以此為動力源的電動車不可能擁有良好的車速及續(xù)航里程。

  二、鎳鎘電池和鎳氫電池

  雖然性能好于鉛酸電池,但含有重金屬,使用遺棄后對環(huán)境會造成污染。

  鎳氫動力電池剛剛進入成熟期,是目前混合動力汽車所用電池體系中唯一被實際驗證并被商業(yè)化、規(guī)模化的電池體系,現有混合動力電池99%的市場份額為鎳氫動力電池,商業(yè)化的代表是豐田的普銳斯。目前全球主要的汽車動力電池廠商主要有日本的PEVE和 Sanyo,PEVE占據全球Hybrid動力車用鎳氫電池85%的市場份額,目前主要的商業(yè)化的混合動力汽車如豐田的Prius、Alphard和 Estima,以及本田的Civic,Insight等均采用PEVE的鎳氫動力電池組。在我國,長安杰勛、奇瑞A5、一汽奔騰、通用君悅等品牌轎車已經在示范運行,他們采用的也都是鎳氫電池,不過電池主要向國外采購,國內鎳氫電池在汽車上的運用仍處于研發(fā)匹配階段。

  三、鋰電池

  傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池本身技術比較成熟,但它們用在汽車上作為動力電池則存在較大的問題。目前,越來越多的汽車廠家選擇采用鋰電池作為新能源汽車的動力電池。

  因為鋰離子動力電池有以下優(yōu)點:工作電壓高(是鎳鎘電池氫-鎳電池的3倍);比能量大(可達165WH/㎏,是氫鎳電池的3倍);體積小;質量輕;循環(huán)壽命長;自放電率低;無記憶效應;無污染等。

  當前許多知名的汽車制造商都致力于開發(fā)動力鋰電池汽車,如美國福特、克萊斯勒,日本豐田、三菱、日產、韓國現代、法國Courreges、Ventury等。而國內汽車制造商比亞迪、吉利、奇瑞、力帆、中興等車企也紛紛在自己的混合動力和純電動汽車中搭載動力鋰電池。

  目前阻礙動力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸是:安全性能和汽車動力電池的管理系統(tǒng)。安全性能方面,由于鋰離子動力電池具有能量密度大、工作溫度高、工作環(huán)境惡劣等方面的原因,加上以人為本的安全理念,因此,用戶對電池的安全性提出了非常高的要求。汽車動力電池的管理系統(tǒng)方面,由于汽車動力電池的工作電壓是12V或24V,而單個動力鋰離子電池的工作電壓是3.7V,因此必須由多個電池串聯(lián)而提高電壓,但由于電池難以做到完全均一的充放電,因此導致串聯(lián)的多個電池組內的單個電池會出現充放電不平衡的狀況,電池會出現充電不足和過放電現象,而這種狀況會導致電池性能的急劇惡化,最終導致整組電池無法正常工作,甚至報廢,從而大大影響電池的使用壽命和可靠性能。
       使用鋰電池注意防火  有許多人或許是從手機才開始熟悉鋰電池的。其實,它在許多家電中都有使用。毋庸置疑,鋰電池高效、體輕等等優(yōu)點正使其迅速地推廣應用開來。可是,你是否知道,使用不慎,它也會使你惹“火”上身?   鋰電池具有體輕、高效、耐低溫(-40℃)等優(yōu)點,0.3mm厚、郵票大小的鋰電池可連續(xù)使用5年以上,近年來正逐步淘汰現用的堿性干電池和錳電池,廣泛應用于許多高檔家電和手機中。  鋰電池不同于現用的錳電池和堿性干電池的氯化鋅和氫氧化鉀水溶電解液,它使用的是有機溶媒。鋰電池正極采用二氧化錳、氟化鉛、氯化亞硫等材料。負極采用的鋰金屬箔同一般電池負極使用的氯化鋅相比,離子化傾向強、正負極電壓差大,這樣提高了鋰電池的工作效能。  但是,鋰電池在使用過程中常常會出現發(fā)熱、燃燒現象,輕者影響主機使用,重者還會燒毀主機引起火災。據報道,日本近年來已發(fā)生多起因鋰電池發(fā)熱燃燒引起的家庭火災事故。  那么鋰電池為什么會發(fā)熱、燃燒呢?原來鋰電池中的許多材料與水接觸后,可發(fā)生劇烈的化學反應并釋放出大量熱能導致發(fā)熱、燃燒現象。鋰電池正極的二氧化錳,只沾一小滴水便可出現發(fā)熱現象。鋰電池中的氯化亞硫與水接觸后,在生成鹽酸和二氧化硫的同時釋放熱能,幾種因素使鋰電池成為生活中的“火種”,因此人們在使用鋰電池時一定要注意防水、防潮濕。各種主機停用后,應取下鋰電池置于干燥、低溫處妥善保管,以預防和避免因鋰電池使用不當而引起家庭火災事故的發(fā)生。

  四、磷酸鐵鋰電池

  磷酸鐵鋰電池也是一種鋰電池,其比能量不到鈷酸鋰電池的一半,但是其安全性高,循環(huán)次數能達到2000次,放電穩(wěn)定,價格便宜,成為車用動力新的選擇。

  比亞迪提出的“鐵電池”,業(yè)界人士認為其為磷酸鐵鋰電池的可能性較大。

  五、燃料電池

  簡單地說,燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池,電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等,像一個蓄電池,但實質上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。

  最有望用于汽車的是質子交換膜燃料電池。它的工作原理是:將氫氣送到負極,經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中兩個電子被分離出來,這兩個電子在正極的吸引下,經外部電路產生電流,失去電子的氫離子(質子)可穿過質子交換膜(即固體電解質),在正極與氧原子和電子重新結合為水。由于氧可以從空氣中獲得,只要不斷給負極供應氫,并及時把水(蒸汽)帶走,燃料電池就可以不斷地提供電能。

  因為燃料電池直接將燃料的化學能轉化為電能,中間不經過燃燒過程,因而不受卡諾循環(huán)的限制。目前燃料電池系統(tǒng)的燃料—電能轉換效率在45%~60%,而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%~40%。
一種把燃料在燃燒過程中釋放的化學能直接轉換成電能的裝置。與蓄電池不同之處,是它可以從外部分別向兩個電極區(qū)域連續(xù)地補充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料(例如氫、甲烷等)、氧化劑(例如氧和空氣等)、電極和電解液等四部分構成。其電極具有催化性能,且是多孔結構的,以保證較大的活性面積。工作時將燃料通入負極,氧化劑通入正極,它們各自在電極的催化下進行電化學反應以獲得電能。 
  燃料電池把燃燒反應所放出的能量直接轉變?yōu)殡娔?,所以它的能量利用率高,約等于熱機效率的2倍以上。此外它還有下述優(yōu)點:①設備輕巧;②不發(fā)噪音,很少污染;③可連續(xù)運行;④單位重量輸出電能高等。因此,它已在宇宙航行中得到應用,在軍用與民用的各個領域中已展現廣泛應用的前景。
鉛晶蓄電池較鉛酸電池具有無可比擬的優(yōu)越性: 
  1、鉛晶電池的使用壽命長 
  一般鉛酸電池循環(huán)充放電都在350次左右,而鉛晶電池在額定容量放電60%的前提下,循環(huán)壽命700多次,相當于鉛酸電池壽命的一倍。 
  2、高倍率放電性能好 
  特殊的工藝使鉛晶電池具有高倍率放電的特性,一般鉛酸電池放電只有3C,鉛晶電池放電最大可以達到10C。 
  3、深度放電性能好 
  鉛晶電池可深度放電到0V,繼續(xù)充電可恢復全部額定容量,這一特性相對鉛酸電池來講是難以達到的境界。 
  4、耐低溫性能好 
  鉛晶電池的溫度適應范圍比較廣,從-20—50℃都能適應,特別是在-20℃的情況下,放電能達到87%。對廣大低溫地區(qū)是不可多得的首選佳品。 
  5、環(huán)保性好 
  鉛晶電池所采用的新材料、新工藝和新配方,不存在酸霧等揮發(fā)的有害物質,對土地、河流等不會造成污染,更加符合環(huán)保要求。

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